DE3046070C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Entzerrungsgerät mit einem Bildträger, mindestens einem Objektiv und einer Projektionsfläche, die mit Hilfe von Rechnern zur Einhaltung der projektiven Bedingungen relativ zueinander bewegbar sind. Das Entzerrungsgerät ist vorzugsweise für fotogrammetrische Zwecke bestimmt.

Die bekannten optischen, insbesondere selbstfokussierenden Entzerrungsgeräte sind mit einem fest angeordneten Objektiv konstanter Brennweite ausgestattet. Zur Einhaltung der projektiven Beziehungen, die vorzugsweise durch die Linsengleichung und die Scheimpflugbedingung charakterisiert sind, werden analog arbeitende mechanisch oder elektrisch arbeitende Rechner (Inversoren) verwendet (z. B. ZEISS SEGV, siehe "ZEISS-Informationen", Heft 15 X, 1967, Seiten 130-135). In einigen Fällen verfügen optische Entzerrungsgeräte über einen dritten Rechner zur Einhaltung der Fluchtpunktbedingung. Jeder dieser Rechner gestattet die Steuerung des Entzerrungsgerätes nur für eine bestimmte Entzerrungsbrennweite innerhalb gewisser Toleranzen. Außerdem ermöglicht ein Entzerrungsobjektiv nur eine Vergrößerung bis 1: 10. Die Verbesserung der optischen Systeme und fotochemischen Materialien und Prozesse ermöglicht jedoch die Entzerrung von Luftbildern und aerokosmischen Aufnahmen mit wesentlich höheren Vergrößerungen, dem die bekannten Entzerrungsgeräte nicht Rechnung tragen. Es sind auch Entzerrungsgeräte bekannt, die die Entzerrung nach Einstellwerten ermöglichen. Die Werte werden meist manuell eingestellt.

Wird das Fotomaterial zum Festhalten der entzerrten Bilder nicht direkt auf den Tisch aufgelegt oder ist dieses Fotomaterial zu dick, so macht sich bei der Entzerrung der Abstand der Oberfläche des Fotomaterials von der Projektionsfläche störend bemerkbar. Es sind also spezielle Mittel zum Absenken der Projektionsfläche notwendig, die wegen ihrer Aufwendigkeit bei den meisten Entzerrungsgeräten nicht vorhanden sind.

Weiterhin ist ein optisches Entzerrungsgerät mit Bildträger, Objektiv und Projektionsfläche bekannt (DE 29 45 031), wobei diese mittels eines Rechners zur Einhaltung der projektiven Bedingungen relativ zueinander bewegt werden können und der Rechner Teil der elektronischen Steuerung ist.

Durch die Erfindung soll ein optisches Entzerrungsgerät geschaffen werden, das die erreichten Fortschritte der elektronischen, optischen und fotochemischen Technik vollständig auszuschöpfen und die Entzerrung in praktisch beliebigen Vergrößerungsbereichen durchzuführen gestattet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein optisches Entzerrungsgerät so auszubilden, daß für jede zu erfüllende projektive Bedingung unabhängig von der Anzahl der verwendeten Objektive nur jeweils ein Rechner notwendig ist. Darüber hinaus soll das Entzerrungsgerät zur genauen Einstellung und Anzeige der unabhängigen Freiheitsgrade und zur Berücksichtigung von Neben- und Randbedingungen geeignet sein.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Rechner Bestandteile einer elektronischen Steuereinrichtung, insbesondere eines Digitalrechners sind, die mit Eingabemitteln für zur Entzerrung benötigte unabhängige variable Größen versehen sind. Mit Hilfe dieser Eingabemittel sind die Objektivbrennweiten eingebbar, wodurch die Rechner an die unterschiedlichen Entzerrungsobjektive anpaßbar sind. Dadurch werden mehr als ein Rechner für die Einhaltung jeweils der Linsengleichung, der Scheimpflugbedingung und der Fluchtpunktbedingung vermieden. Außerdem sind über die Eingabemittel die Daten der äußeren Orientierung im Kartenmaßstab, der Abstand der Oberfläche des Fotomaterials von der Projektions­ fläche, die Belichtungszeiten und die Lampenverstellung in Abhängigkeit von der Lichtwellenlänge bei der Ver­ wendung von Farbfiltern. Auf diese Weise ist die Steue­ rung aller variablen Elemente des Entzerrungsgerätes mit höchster Genauigkeit möglich. Bei der Entzerrung nach Einstellwerten können die Größe der Tischneigung und der Vergrößerung eingegeben und automatisch eingestellt werden. Es ist auch möglich, die Bildneigung und die mittlere Flughöhe in die elektronische Steuereinrichtung einzugeben und die Einstellwerte zu berechnen. Die Steuer­ einrichtung ermöglicht die gleichzeitige Steuerung aller variablen Elemente des Entzerrungsgerätes (Bildneigung, Neigung der Projektionsfläche, Bilddezentrierung und Ver­ größerung) mit höchster Genauigkeit.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn zumindest ein Teil der Eingabemittel von der Regeleinrichtung getrennt und mit dieser durch elektri­ sche Übertragungselemente verbunden sind. Es ist auch möglich, gleiche Eingabemittel sowohl an der Steuerein­ richtung als auch getrennt von ihr zur wahlweisen Bedie­ nung vorzusehen.

Bei Verwendung von mindestens zwei gegeneinander aus­ wechselbaren Objektiven können die unterschiedlichen Brennweiten der Entzerrungsobjektive gespeichert und durch die Eingabemittel abrufbar sein. Eine vorteilhafte An­ ordnung ergibt sich, wenn die Eingabemittel am Träger der auswechselbaren Objektive vorgesehen sind.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines erfindungs­ gemäßen Entzerrungsgerätes und

Fig. 2 ein Blockdiagramm.

In Fig. 1 sind entlang einer optischen Achse O-O eine Lichtquelle 1, ein Kondensor 2, ein Meßbild 3, ein Objek­ tiv 4 und ein Projektionstisch 5 angeordnet. Die Licht­ quelle 1 ist an einem Träger 6 befestigt, der mit Hilfe eines Antriebs- und Regelmittels 7 entlang einer Führung 8 parallel zur optischen Achse O-O verschiebbar angeordnet ist. Das Meßbild 3 ist mit einem Kreuzschlittensystem 9; 10 und Antriebs- und Regelmitteln 11; 12 in durch Pfeile dargestellten Richtungen x und y verschiebbar. Das x-y- Verschiebungssystem des Meßbildes 3 ist mittels eines Antriebs- und Regelmittels 13 um eine Achse X-X schwenk­ bar und mit diesem auf einem gemeinsamen Träger 14 ange­ ordnet, der mittels eines Antriebs- und Regelmittels 15 um eine zur Achse X-X rechtwinklige Achse Y-Y schwenkbar angeordnet ist, die ihrerseits rechtwinklig zur optischen Achse O-O gerichtet ist. Der Träger 14 befindet sich mit dem Antriebs- und Regelmittel 15 auf einer Basis 16, die mit Hilfe eines Antriebs- und Regelmittels 17 parallel zur optischen Achse O-O verschiebbar ist. Das Antriebs­ und Regelmittel 17 ist seinerseits auf demselben Träger 18 befestigt wie die Führung 8 und das Antriebs- und Regelmittel 7. Der Träger 18 ist an einer gerätefesten Führung 19 mittels eines weiteren Antriebs- und Regel­ mittels 20 ebenfalls parallel zur optischen Achse O-O verschiebbar. Am Träger 18 ist ein Arm 21 befestigt, auf den eine Fassung 22 für das Objektiv 4 aufgeschoben ist. Das Objektiv 4 ist gegen ein anderes mit einer anderen Entzerrungsbrennweite auswechselbar, wobei jedes Objektiv eine reproduzierbare Lage einnimmt, in der seine optische Achse mit der optischen Achse O-O zusammenfällt. Jede Fassung hat einen für das jeweilige Objektiv typisch angeordneten Kontakt, mit dem ein Schalter 23 bzw. 24 (bei zwei gegeneinander auswechselbaren Objektiven) zusammenwirkt. Der Projektionstisch 5 ist mit Antriebs­ und Regelmitteln 25; 26 versehen, mit deren Hilfe er um zwei zueinander rechtwinkligen Achsen schwenkbar ist. Hierzu sind am Projektionstisch 5 Segmente 27; 28 vorgesehen, in die Spindeln 29; 30 der Antriebsmittel 25; 26 entsprechend eingreifen. Die An­ triebs- und Meßeinrichtung und Schalter sind über elektrische Verbindungskanäle 31 bis 41 mit einer Steuer­ einrichtung 42 verbunden, die mit Eingabemitteln 43 ver­ sehen ist. Über einen elektrischen Übertragungskanal 44 sind die Eingabemittel 43 an die Steuereinrichtung 42 angekoppelt.

Die Funktion des in Fig. 1 dargestellten Entzerrungs­ gerätes wird gleichzeitig an Hand der Fig. 2 erläutert, in der die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 und darüber hinaus Meßsysteme Verwendung finden, die der Messung der durch die Antriebs- und Regelmittel hervor­ gerufenen Veränderungen an den jeweiligen Baugruppen dienen. Durch Drücken der Tastatur 68 werden in die Steuereinrichtung 42 u. a. die Brennweite des Objektivs 4, die Flughöhe und Dezentrierung des Meßbildes 3, die Nei­ gungskomponenten ϕ und ω des Meßbildes und die gewünschte Vergrößerung eingegeben. Die Steuereinrichtung 42 wirkt auf die Antriebs- und Regelmittel 7 ein, die eine Ver­ schiebung der Lichtquelle 1 parallel zur optischen Achse O-O erzeugen, um damit bei gleichzeitiger Einhaltung der Linsengleichung für den Kondensor 2 eine optimale Aus­ leuchtung der Pupille des Gerätes bei unterschiedlicher Lage der Hauptebene des Objektivs 4 und bei unterschied­ lichen Farbfiltern im Strahlengang zu erzeugen. Die Lage der dem Meßbild 3 zugewendeten Hauptebene des Objektivs 4 ist zusammen mit dessen Brennweite in der Steuereinrich­ tung 42 gespeichert und automatisch berücksichtigt. Die Information über das jeweils verwendete Farbfilter (Fig. 2) wird in gleicher Weise wie die über die Objektiv­ brennweite über die Eingabemittel 43 in die Steuerein­ richtung 42 eingegeben.

Die Verschiebung der Lichtquelle 1 wird durch den Übertra­ gungskanal 44 erfaßt und über den Kanal 45 an die Steuereinrichtung zurückgemeldet.

Bei Betätigung der Tasten 51 und 52 wirkt die über einen Kanal 49 mit den Antriebs- und Regelmitteln 11 und 12 verbundene Steuereinrichtung 42 auf das Kreuzschlitten­ system 9; 10 wodurch das Meßbild 3 um Beträge zur opti­ schen Achse O-O dezentriert wird, die durch ein Meß­ system 46 gemessen und an die Steuereinrichtung 42 rück­ gemeldet werden. Die Bilddezentrierung ist eine unab­ hängige Variable, die wirkt, wenn eine Fluchtpunktsteue­ rung nicht erfolgt. Von der Steuereinrichtung 42 wird über die Antriebs- und Regelmittel 13; 15 das Meßbild 3 um die Achsen X-X und Y-Y geneigt. Die Größe der Nei­ gungen wird durch ein Meßsystem 47 erfaßt und über den Kanal 45 an die Steuereinrichtung 42 zurückgekoppelt. Dabei gelten für die Bildneigungen in den Komponenten ϕ _a (Längsneigung) und ω _a (Querneigung) die Beziehungen

wobei a die Objektweite und a′ die Bildweite sind.

Die Steuereinrichtung 42 setzt außerdem das Antriebs- und Regelmittel 17 in Gang, wodurch die Basis 16 mit dem Meßbild 3 zur Veränderung der Objektweite a zwischen dem Meßbild 3 und dem Objektiv 4 verschoben und in einem Meß­ system 48 gemessen wird. Über die Tasten 53; 54; 55; 56 und entsprechende Antriebsmittel 63 können Filter 64 (z. B. rot, grün, blau, orange) in der Nähe des Objektivs 4 in den Strahlengang des Entzerrungsgerätes eingeschwenkt werden und über ein Meßsystem 65 der Steuereinrichtung 42 eine entsprechende Vollzugsmeldung geben. Die Schalter 23; 24 geben ihre Information über den Kanal 45 an die Steuereinrichtungen 42, welches Objektiv mit welcher Entzerrungsbrennweite f _e benutzt wird. Daraus ermittelt die Steuereinrichtung 42 die Objektivweite a gemäß der Bedingung

Aus a′ und a ermittelt die Steuereinrichtung 42 die Ver­ größerung

Werden die Tasten 57; 58 gedrückt, so gewährleistet die Steuereinrichtung 42 über die Antriebs- und Regelmittel 25 und 26 und die Segmente 27; 28 die Einstellung der Nei­ gungskomponenten ϕ _a′ und ω _a′ des Projektionstisches 5, die durch ein Meßsystem 66 gemessen und der Steuereinrich­ tung 42 zugeleitet werden.

Mittels der Taste 60 ist die Vergrößerung V aufrufbar. Überhaupt ist es möglich, entweder die unabhängigen Variablen über die Tastatur 68 in die Steuereinrich­ tung 42 einzugeben oder durch Drücken der entsprechenden Taste am Eingabemittel 43 in einem Anzeigefeld 62 erschei­ nen zu lassen.

Durch Betätigung der Tasten 59 wird durch die Steuerein­ richtung 42 über die Antriebs- und Regelmittel 20 der Träger 18 des Objektivs 4 und der Lichtquelle 1 und des Kondensors 2 verschoben und damit die Bildweite a′, der Abstand des Objektivs vom Projektionstisch 5, eingestellt und mittels eines Meßsystems 67 gemessen. Alle durch die Meßsysteme gemessenen Werte werden am Anzeigefeld 62 der Steuereinrichtung 42 angezeigt.

Am Eingabemittel 43 ist noch eine weitere Taste 61 vorge­ sehen, die der Berücksichtigung des Abstandes der Ober­ fläche des Fotomaterials von der Projektionstischober­ fläche gemäß Beziehung

a′ _red = a′-d (1 + 0,5 (tan² d _a′ + tan² ω _a′ ))

dient. Darin ist a′ _red die reduzierte Bildweite und d die Dicke des Fotomaterials. Diese Beziehung wird in der Steu­ ereinrichtung verwirklicht und berücksichtigt.

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf Entzerrungsgerät mit senkrechter optischer Achse O-O. Sie ist jedoch nicht auf ein derartiges Entzerrungsgerät beschränkt.

Claims (3)

1. Optisches Entzerrungsgerät mit einem Bildträger, mindestens zwei gegeneinander auswechselbaren Objektiven und einer Projektionsfläche, die mit Hilfe von Rechnern zur Einhaltung der projektiven Bedingungen relativ zu­ einander bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechner Bestandteile einer elektronischen Steuerein­ richtung sind und Eingabemittel zu ihrer Anpassung an die Brennweiten der auswechselbaren Objektive aufweisen, die mit der Steuereinrichtung elektrisch verbunden sind.

2. Optisches Entzerrungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennweiten der auswechsel­ baren Objektive gespeichert und durch die Eingabemittel abrufbar sind.

3. Optisches Entzerrungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Eingabemittel am Träger der auswechselbaren Objektive befinden.